Устройство для питания электротермической установки

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (1864600

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ау (22) Заявлено 260979 (21) 2820203/24-07 с присоединением заявки й© (5t)hA. Кл.з

Н 05 В 7/144 F 27 0 19/00

Гасуялрстмллыл ланята

СССР ло дмаи лзебретеллл л еткрнтлл (23) Приоритет (53) УДК 621. 365. 22 (088.8) Опубликовано 150981, бюллетень 89 34

Дата опубликования oAHcbHH% 150981

Ф

М.М.Соколов, В.П.Рубцов, И.П.Вруковский, Е.A.Косарев, F.B Ôðèäìàí, С.A ° Ñàíüêîâ и В.Г.Машьян в

Ф

/ (22) Авторы изобретения

Московский ордена Ленина энергетический институт,. (71} Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ

УСТАНОВКИ

Изобретение относится к электротермии, а именно к источникам питания электротермических установок, например вакуумных дуговых печей и печей электрошлакового переплава.

Известны источники питания электротермических установок, выполненные по системе двигатель-генератор постоянного тока (1), Недостатком таких источников питания является низкий КПД, малая надежность из-за наличия вращающихся машин и малое быстродействие.

Наиболее близким к изобретению является устройство для питания электротермнческой установки, содержащее трансформатор с переключателем сту пеней напряжения, выход которого соединен со входом вентильиого преобразователя с блоком импульсно-фазового управления вентилями преобразователя, снабженного выходом для подключения электротермической установки 2).

Недостатком, известного устройства. является низкий КПД и большие искажения питающего напряжения особенно при больших углах регулирования вентилей.

Цель изобретения.-. повышение КПД установки и уменьшение искажений питающего напряжения путем ограничения

5 диапазона угла открывания вентилей.

Для достижения этой цели устройство содержит узел синхронизации, со-.

1 единенный входом с выходом блока импульсно-фазового управления, а выходом, с входом первого элемента выдержки вре" мени и первым входом элемента И, второй вход которого черезвпороговый элемент связан с выходом вентильного преобразователя, а непосредственно—

1ф с первым входом второго элемента И, подключенного вторым входом к выходу первого элемента выдержки времени, выход первого элемента И соединен с

-управляющим входом первого триггера, ® !а выход второго элемента И с управляющйм входом второго триггера, входы обоих триггеров через ннвертор соединены с выходом второго элемента И, а выходы со входами элемента ИЛИ и

25 первыми входами третьего и четвертого элемента И, связанных вторыми входами через второй элемент выдержки времени с выходом элемента

ИЛИ, а выходами - со входами переклю3О чателя ступеней напряжения.

864600

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для питания электротермической установки, на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов.

Устройство содержит печной трансформатор 1 с переключателем ступеней напряжения под нагрузкой 2, вентильный преобразователь 3 с блоком им пульсно-фазового управления 4, питающий электротермическую установку

5, и датчик б угла открывания вентилей. Датчик угла открывания 6 содержит пороговый элемент 7, узел синхронизации с сетевым напряжением

8, элементы выдержки. времени 9 и 10, триггеры 11 и 12, инвертор 13, элемент ИЛИ 14 и элементы И 15-18.

В процессе работы из-за изменения в большом диапазоне параметров электротермической установки и колебаний питающего напряжения вентильный преобразователь 3 длительное время работает с большим углом открывания,. что отрицательно сказывается на технико-экономических и энергетических показателях установки. Для улучшения указанных характеристик устройства необходимо изменять в функции угла открывания коэффициент транс. формации трансформатора 1. Для этого в устройстве предусмотрен датчик б угла открывания д(., чувствительными элементами которого являются узел синхронизирующих импульсов 8 и пороговый элемент 7. Узел синхронизирующих импульсов 8 вырабатывает импульсы Ос (фиг.2), соответствующие моменту "естественной" коммутации . (см. U„ на фиг.2) вентилей преобра- зователя (d. = О), а их длительность принимается равной минимальному уг мин лу открывания t = (где Ои о с круговая частота питающего напряжения). Пороговый элемент 7 "срабатывает", выуабатывает на выходе "единичный" сигнал (цп. на фиг.2), длительность которого равна периоду проводимости вентиля (U на фиг.2) с запаздыванием относительно переднего фронта импульса синхронизации на время t = — =соответствующее

Й.

< Ц1 текущему значению угла открывания d.

Сигнал, пропорциональный максимальному граничному значению угла открывания с(г, вырабатывает элемент выдержки времени 9, длительность импульса которого t, а передмакс Ю ний фронт совпадает с передним фронтом импульса синхронизации. Эти импульсы следуют периодически с часто,.той, соответствующей числу фаз схемы выпрямления.

Рассмотрим .работу логической части датчика 6 в трех ситуациях.

t0 ,15

$0

При с -мян с <д„7 е <с а<а и аЬ Ммакс (где М, - начало переднего фронта импульса на выходе порогового элемента 7), что соответствует заданному диапазону изменения угла о, на выходах элементов И 15 и 16 вырабатываются "нулевые" сигналы (соответственно Uñ, Uïý Uã0пэ на фиг.2), при этом триггеры 11 и 12 находятся в исходном состоянии, соответствующем "нулевым" сигналам на их выходах (U2 и Ug на фиг.2), и на переключатель ступеней напряжения 2 команды не подаются (средняя часть на фиг.2). огда о ад.м„ц, что соответствует недостаточной величине напряжения трансформатора 1, на вход элемента

И 15 синхронно приходят единичные" импульсы с выходов элементов 7 и 8.

При этом на выходе элемента И 15 также появляются "единичные" импульсы, которые поступая на вход триггера 11 переводят его в состояние, соответствующее "единаму" сигналу на выходе. Одновременно "единичные" импульсы синхронно поступают и на оба входа элемента И 16, поскольку

6t с t ö

11 на переход его в состояние, соответствующее "единичному " сигналу на выходе (правая часть на фиг.2).

"Единичный"- сигнал с выхода триггера

11 проходит на один вход элемента

И 17, на второй вход которого с выдержкой времени поступает. сигнал с элемента 10 (запускается "единичным" сигналом с выхода триггера 11 через элемент ИЛИ 14). В результате вырабатывается команда ("единичный" сигнал на выходе элемента И 17) íà повышение напряжения трансформатора 1 (поступает на вход переключателя ступеней напряжения 2).

Еслис г-+d., то импульсы на входы элементов И 15 и 16 приходят.несинхронно и на их выяодах будут "нулевые" сигналы. Это приводит к тому, что триггер 11 по "единичному" сигналу с инвертора 13 устанавливается в состояние, соответствующее "Нулевому" сигналу на его выходе, а триггер 12 в состояние, соответствующее

"единичному" сигналу на выходе (левая часть фиг.2). Такое состояние элементов схемы приведет к появлению на выходе элемента И 18 с выдержкой времени "единичного" сигнала, т.е. команды (поступающей на вход с элемента 2) на снижение напряжения трансформатора 1.

Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения обусловлен повышением коэффициента мощности установки. Применение

864600 предлагаемого устройства позвсляет повысить коэффициент мощности установки примерно с 0,6-0,7 до 0,8-0,9.

Это позволяет повысить активную мощность установки и, следовательно, ее производительность на 15%. Помимо этого повышение коэффициента мощ-, ности приводит к увеличению КПД установки за счет снижения потерь и трансформаторе и линии передачи электроэнергии, а также снижению затрат на компенсацию реактивной мощности установки. (О

Формула изобретения

Устройство для питания электротермической установки, содержащее трансформатор с переключателем ступеней напряжения, выход которого соединен со входом вентильного преобразовате- щ ля с блоком импульсно-фазового управ- . ления вентилями преобразователя, снабженного выходом для подключения электротермической установки, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД и уменьшения искажений питающего напряжения, оно содержит узел, синхронизации, соединенный входом с выходом блока импульсно-фазового управления, а выходом с входом первого элемента выдержки времени и первым входом элемента И, второй вход которого через пороговый элемент связан с выходом вентильного преобразователя, а непосредственно — с первым входом второго элемента И, подключенного вторым входом к выходу"первого элемента выдержки времени, выход первого элемента И соединен с управляющим входом первого триггера, а выход,. второго элемента И с управляющим входом второго триггера, входы обоих триггеров через .инвертор соединены с выходом второго элемента И, а выходы - co входами элемента ИЛИ и первыми входами третьего и четвертого элемента И, связанных вторыми входами через второй элемент выдержки времени с выходом элемента ИЛИ, а выходами -" со входами переключателя ступеней напряжения.

Иоточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Каблуковский A.Ô. и Пирокжников В.Е. Автоматизация контроля и управления электросталеплавильными установками. М., "Металлургия", 1974.

2. Электрооборудование и автоматика электротермических установок.

Справочник. Под ред. А.П.Альтнаузены и др. М., 1978, с. 287-291.

864600

Редактор Т.Веселова

Заказ 7835/8Ъ Тираж 891 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Vl

О пэ д гну

Составитель О.Турпак

Техред A. Бабинец . Корректор Г.Решетник